agosto 11, 2022

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Detector de materia oscura ultrasensible recién lanzado

Detector de materia oscura ultrasensible recién lanzado

El detector central LZ en la sala limpia de la Instalación de Investigación Subterránea de Sanford.

El detector central LZ en la sala limpia de la Instalación de Investigación Subterránea de Sanford.
imagen: Matthew Capost, Instalación de investigación subterránea de Sanford

El equipo experimental LUX-ZEPLIN (LZ) anunció hoy los resultados de su primera prueba científica; El experimento es el detector de materia oscura más sensible del mundo y, aunque no encontró ninguna materia oscura en esta primera ejecución, el equipo confirmó que el experimento funcionó como se esperaba.

El detector del experimento LZ constaba de tanques anidados de xenón líquido, cada uno de 1,5 m de alto y 1,5 m de ancho, enterrados bajo el sur. dakota La idea es que una partícula de materia oscura que pase por el espacio eventualmente rebotará en uno de los átomos de xenón, causando que los electrones caigan en un destello que fue registrado por el experimento. El tanque fue enterrado alrededor de una milla bajo tierra para reducir la cantidad de ruido de fondo. El anuncio de hoy se produce después de 60 días de recopilación de datos que se llevó a cabo del 25 de diciembre al 12 de mayo.

«Estamos buscando rebotes de muy, muy baja energía según los estándares de la física de partículas. Es un proceso muy, muy raro, si es que es visible», dijo Hugh Lippincott, físico de la Universidad de California, Santa Bárbara y un miembro del equipo LZ, en una conferencia de prensa hoy. de materia oscura dentro de los 10 millones de años luz del plomo y esperamos solo una interacción al final de ese año luz».

La materia oscura es el término general para cosas desconocidas que parecen constituir alrededor del 27% del universo. Rara vez interactúa con la materia ordinaria, de ahí su «oscuridad» para nosotros. Pero sabemos que existe porque, aunque no se detecta directamente, tiene efectos gravitatorios que se pueden ver en escalas cósmicas. (NASA desglosa bien entendido aqui.)

Hay muchos candidatos para la materia oscura. Uno es WIMP, o partícula masiva de interacción débil. no como los otros Hipótesis de la materia oscura como ejes o fotones oscuros, que son tan pequeños y dispersos que podrían actuar como ondas, los WIMP tendrían masa pero rara vez interactuarían con la materia ordinaria. Entonces, para descubrirlo, necesita un dispositivo que silencie prácticamente todas las demás físicas que suceden.

LZ es muy sensible, lo que lo hace bueno para detectar interacciones tan transitorias e infrecuentes. El experimento es 30 veces más grande y 100 veces más sensible que su predecesor, el gran experimento subterráneo de xenón, según el Centro de Investigación Subterráneo de Sanford. Liberar. Lippincott dijo que LZ es una «cebolla efectiva», con cada capa del experimento aislada contra el ruido que podría enmascarar una posible interacción con WIMP.

Detector externo LZ, que protege contra señales no deseadas.

Detector externo LZ, que protege contra señales no deseadas.
imagen: Matthew Capost, Instalación de investigación subterránea de Sanford

«La colaboración funcionó bien en conjunto para calibrar y comprender la respuesta del detector», dijo Aaron Manalisi, físico de Berkeley Lab y miembro del equipo LZ, en Berkeley Lab. presione soltar. «Dado que lo hemos estado ejecutando durante algunos meses y durante las restricciones de COVID, es realmente impresionante que hayamos tenido resultados tan significativos».

De los muchos descubrimientos realizados por el experimento LZ de 60 días, 335 parecían prometedores, pero ninguno resultó ser WIMP. Eso no quiere decir que WIMP no exista, pero elimina una gran parte de la controversia. (Esta es la esencia de lo que hacen los detectores de materia oscura: poco a poco, van descartando la masa de las partículas No puedo está siendo.) Varios físicos le dijeron recientemente a Gizmodo Piensan que el próximo gran descubrimiento en física de partículas vendrá de un detector de materia oscura como LZ.

Esta carrera científica comenzó lo que se espera que sea una línea de tiempo de 1,000 días. La ronda final tampoco fue ciega, por lo que Team LZ puede monitorear cómo se comporta la tecnología. Dado que estaba funcionando como se esperaba, la siguiente ejecución científica tendría sus resultados «salados» o salpicados de señales espurias, por ejemplo. alivio del sesgo.

Se recopilarán veinte veces más datos en los próximos años, por lo que quizás los Wimpy WIMP finalmente tengan que enfrentarse a la música de su existencia. Por otra parte, es posible que no hayan estado allí en absoluto. No lo sabremos hasta que miremos.

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